JP2000315526A - 固体電解質二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲル状の固体電解質層の乾燥のしすぎや、ガ
イドロール等への貼り付きを防止して、生産性を向上さ
せる。 【解決手段】 正極集電体７上に正極活物質層８が形成
されてなる正極材６にゲル状の固体電解質層１２が塗布
形成された後、この固体電解質層１２の表面にシート状
部材５７が貼り付けられることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゲル状の固体電解
質層が電極材や、この電極材の間に介在されるセパレー
タ等に形成される固体電解質二次電池の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、携帯用電子機器等の駆動電源
として、経済性の改善や省資源化の目的から二次電池が
使用され、その用途は急速に拡大しつつある。この二次
電池には、近年、携帯用電子機器の小型化、高性能化に
伴って、小型、軽量でかつ高容量であることが要求され
ている。

【０００３】従来、二次電池としては、鉛電池やニッケ
ルカドミウム電池などが利用されていたが、これらはエ
ネルギー密度の高容量化や軽量化といった課題を克服で
きていない。このため、二次電池においては、エネルギ
ー密度の高容量化や軽量化等の課題を解決すべく高エネ
ルギー密度の非水系リチウム二次電池が携帯用電子機器
等の駆動電源として実用化されている。

【０００４】非水系リチウム二次電池は、充電時に正極
中のリチウムが電解液を介して負極中に吸蔵され、放電
時に負極中のリチウムが電解液を介して正極中に吸蔵さ
れるという電気化学的な可逆反応を利用したものであ
る。換言すれば、非水系リチウム二次電池は、リチウム
が正極と負極との間を行き来することで充放電が行われ
るものである。

【０００５】非水系リチウム二次電池においては、リチ
ウム塩を溶解した非水系溶媒が電解液として用いられて
おり、この電解液の漏れを防止することが必要である。
このため、例えば図７に示す非水系リチウム二次電池７
０のように、正極リード７１が取り付けられた帯状の正
極材７２と負極リード７３が取り付けられた帯状の負極
材７４とがセパレータ７５を介して積層、巻回された発
電要素７６と、図示しない電解液とが金属製の負極缶７
７内に収納されかつ金属製の正極蓋７８により密閉され
て構成されている。このように、非水系リチウム二次電
池７０は、上述した金属製の負極缶７７及び正極蓋７８
の如き剛性を備えたハード・セルを使用して密閉するこ
とが不可欠である。

【０００６】したがって、非水系リチウム二次電池にお
いては、携帯用電子機器の駆動電源として要求される軽
量化を達成することが困難である。また、非水系リチウ
ム二次電池は、ハード・セルを使用するとそれ自体の厚
みがあるため、薄型化が進む携帯用パーソナルコンピュ
ータのような電子機器での使用が困難となっている。

【０００７】上述した軽量化、薄型化といった非水系リ
チウム二次電池の有する課題を解消し得る電池として、
ポリマー系リチウム二次電池、あるいは単にポリマー電
池、ゲル電池と呼ばれる二次電池の開発が活発に進めら
れている。ポリマー系リチウム二次電池は、正極と負極
との間に多孔質のセパレータを介する場合もあるが、基
本的には正極材及び負極材にそれぞれ塗布、形成された
活物質塗布面同士を電解液を含浸させかつ固化させたゲ
ル状の固体電解質層を介して対向させている。ポリマー
系リチウム二次電池においては、電解液を固体電解質層
に含浸させることで、漏液のおそれがなくなり、その結
果ハード・セルを使用する必要がなくなり、携帯用電子
機器等の駆動電源としての二次電池の軽量化及び薄型化
を達成するとともに形状の自由度が向上している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たポリマー系リチウム二次電池においては、固体電解質
層が固化されているといっても粘着性が強いゲル状の層
であり、塗布装置等に配設されたガイドロールに固定電
解質層を接触させて走行させると、このガイドロールの
表面に貼り付いて、固体電解質層の破片がガイドロール
上に残存する場合がある。ガイドロール上に残存した固
体電解質層の破片は、固体電解質が塗布、形成されない
活物質層上に貼り付く等するため、電極材の扱いが雑に
なり、電池自体の歩留まりも悪くなるといった問題があ
る。

【０００９】また、固体電解質層を両面に塗設する場合
であって、該固体電解質層を片面ずつ塗布し、乾燥させ
て両面に設ける方法においては、最初に塗布、形成した
一方の面の固体電解質層が他方の面に固体電解質層を塗
布、形成している間に乾燥しすぎ、その結果、所望の電
池特性が得られないという問題もある。

【００１０】上述した問題は、固体電解質層を電極材以
外の基盤、例えばセパレータ等に設ける構造とした場合
であっても発生する。

【００１１】そこで、本発明は、繰り返し充放電を行う
固体電解質二次電池において、ゲル状の固体電解質層の
乾燥のしすぎや、ガイドロール等への貼り付きを防止し
て、生産性を向上させることを目的に提供されるもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明に係る固体電解質二次電池の製造方法は、集電体
上に活物質層が形成されてなる電池電極にゲル状の固体
電解質層が塗布形成された後、この固体電解質層の表面
にシート状部材が貼り付けられることを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る固体電解質二次電池の
製造方法は、集電体上に活物質層が形成されて負極及び
正極とされる電池電極及び／又は上記電池電極間に介在
されるセパレータにゲル状の固体電解質層が塗布形成さ
れた後、この固体電解質層の表面にシート状部材が貼り
付けられることを特徴とする。

【００１４】上述した固体電解質二次電池の製造方法
は、電池電極及び／又はこの電池電極間に介在されるセ
パレータにゲル状の固体電解質層を塗布形成した後、こ
の固体電解質層の表面にシート状部材を貼り付けること
により、ゲル状の固体電解質層の乾燥のしすぎや、ガイ
ドロール等への貼り付きが防止される。このため、本発
明に係る固体電解質二次電池の製造方法によれば、安全
性に優れかつ所望の特性を満足させる固体電解質二次電
池の生産性が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体電解質二
次電池の製造方法の具体的な実施の形態について図面を
参照しながら詳細に説明する。固体電解質電池１は、例
えば図１に示すように、発電要素となる電池素子２がア
ルミニウム製のラミネートフィルム３内に収納されて構
成されている。固体電解質電池１においては、電池素子
２の正極側に接続された正極リード４及び負極側に接続
された負極リード５の一端部がラミネートフィルム３か
ら引き出され、外部端子とされている。

【００１６】電池素子２は、図２に示すように、正極集
電体７に正極活物質層８が塗布、形成された正極材６
と、負極集電体１０に負極活物質層１１が塗布、形成さ
れた負極材９と、これら正極材６と負極材９との各活物
質層上に塗設された固体電解質層１２とを備えてなる。
電池素子２は、上述した正極材６と負極材９とが固体電
解質層１２を挟んで各活物質層同士が対向するように積
層されて巻回等された状態でラミネートフィルム３内に
収納される。

【００１７】正極材６は、一般式ＬｉＭ_xＯ_y（Ｍは金属
元素を表し、ｘ，ｙはそれぞれ金属の組成比、酸素の組
成比を表す。）で表される金属酸リチウム化合物の正極
活物質と、導電性を稼ぐためのアセチレンブラック等の
導電剤をポリフッ化ビニリデン等の結着剤とともに分散
して正極合剤を調製し、アルミニウム箔等の導電性を有
する正極集電体７に薄膜状に塗布・乾燥させて正極活物
質層８を形成して構成される。正極材６においては、正
極合剤の塗布を正極集電体７の両面に対して行われる
が、片面にのみ行うものであってもよい。また、正極材
６においては、所望の密度を得るために、必要に応じて
正極活物質層８に対してプレスを行ってもよい。

【００１８】負極材９は、リチウムイオンを吸蔵する炭
素材料として結晶化の低い炭素粉末や結晶化の高い黒鉛
粉末をポリフッ化ビニリデン等の結着剤とともに分散し
て負極合剤を調整し、銅箔等の導電性を有する負極集電
体１０に薄膜状に塗布・乾燥させて負極活物質層１１を
形成して構成される。負極材９においては、負極合剤の
塗布を負極集電体１０の両面に対して行われるが、片面
にのみ行うものであってもよい。また、負極材９におい
ては、所望の密度を得るために、必要に応じて負極活物
質層１１に対してプレスを行ってもよい。

【００１９】固体電解質層１２には、ポリマーと電解質
とのみから構成されるポリマー電解質層や、それに有機
溶媒を加えて構成されるゲル電解質層等がある。固体電
解質層１２においては、ポリマーとしてポリフッ化ビニ
リデン、ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン
共重合体、エチレンオキサイド、変性エチレンオキサイ
ドやポリアクリロニトリル等を使用する。また、電解質
としては、六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウ
ム、四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩等を使用す
る。さらに、有機溶媒としては、γ−プチロラクトンや
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメ
チルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチ
ルカーボネート等を使用する。

【００２０】固体電解質層１２は、常温では流動性に劣
るため、一般には温度を上げることで液状にして、各電
極材に塗布される。また、固体電解質層１２は、ゲルの
正極材６及び負極材９への染み込みをよくするために、
電解液よりも沸点の低い溶媒を希釈溶媒として加えるこ
とも可能である。さらに、固体電解質層１２において
は、塗布時のゲルまたは希釈ゲルの温度範囲が、それら
が液状になる温度以上でありかつそれらに含まれる溶媒
の内最も沸点の低い溶媒のそれ以下の温度であることは
勿論である。

【００２１】固体電解質二次電池１においては、先ず上
述した正極材６及び負極材９が作製される。正極材６及
び負極材９は、正極合剤又は負極合剤の塗布が、例えば
正極集電体８又は負極集電体１０の片面にのみ塗布する
場合には図３に示す片面塗布装置２０を用いて、両面に
片面ずつ逐次塗布する場合にも同様に片面塗布装置２０
を用いて、両面に同時に塗布する場合には図４に示すよ
うな両面塗布装置３０を用いて行われて作製される。

【００２２】図３に示す片面塗布装置２０においては、
正極集電体７又は負極集電体１０の原反が、所定距離隔
離して配設された巻出しロール２１と巻取りロール２２
との間を走行し、これら巻出しロール２１と巻取りロー
ル２２との間に設置されたコーターヘッド２３から正極
合剤又は負極合剤が正極集電体７又は負極集電体１０の
片面上に押し出されて塗布される。片面塗布装置２０に
おいては、正極合剤又は負極合剤を集電体の片面のみに
塗布する場合は塗布・乾燥・巻き取りの順で、両面に塗
布する場合は塗布・乾燥・巻き取り・裏面塗布・乾燥・
巻き取りの順で行われる。塗布された正極合剤又は負極
合剤の乾燥は、図示を省略するドライヤー等によって行
われる。

【００２３】図４に示す両面塗布装置３０においては、
正極集電体７又は負極集電体１０の原反が、所定距離隔
離して配設された巻出しロール３１と巻取りロール３２
との間を走行し、これら巻出しロール３１と巻取りロー
ル３２との間に位置しかつ走行する正極集電体７又は負
極集電体１０を挟んで対向して配設された上部コーター
ヘッド３３及び下部コーターヘッド３４から正極合剤又
は負極合剤が正極集電体７又は負極集電体１０の表裏両
面に対して同時に押し出されて塗布される。両面塗布装
置３０においては、両面同時塗布・乾燥・巻き取りの順
で行われる。塗布された正極合剤又は負極合剤の乾燥
は、片面塗布装置２０の場合と同様に、図示を省略する
ドライヤー等によって行われる。

【００２４】なお、上述した正極材６及び負極材９にお
いては、正極合剤又は負極合剤を図２及び図３に示す押
し出し方式により塗布するものでなくとも良く、所望の
塗膜が得られるのであれば、例えばグラビア方式、スク
リーン方式等の他の塗布方式により正極合剤又は負極合
剤を塗布するものであってもよい。

【００２５】正極材６及び負極材９は、正極活物質層８
又は負極活物質層１１の塗布後、プレスが必要とされる
場合には、図５に示すプレス装置４０を用いて加圧処理
が行われる。プレス装置４０においては、正極材６又は
負極材９が、所定距離隔離して配設された巻出しロール
４１と巻取りロール４２との間を走行し、これら巻出し
ロール４１と巻取りロール４２との間に位置しかつ正極
材６又は負極材９を挟んで対向して配設された一対のプ
レスロール４３によって加圧処理が行われる。正極材６
及び負極材９は、一対のプレスロール４３間に挟まれて
正極活物質層８又は負極活物質層１１が加圧されること
により、活物質層中の活物質の高密度化が図られる。

【００２６】固体電解質二次電池１は、上述したように
正極材６及び負極材９が作製された後、正極活物質層８
及び負極活物質層１１上にゲル状の固定電解質層１２が
塗布、形成される。固定電解質層１２は、図６に示すゲ
ル塗布装置５０を用いて片面ずつゲル溶融液が塗布され
て形成される。

【００２７】ゲル塗布装置５０は、まず固体電解質層１
２が一切形成されていない正極材６又は負極材９の一方
の面に対してゲル溶融液を塗布し、固体電解質層１２を
片面のみに形成する（以下、上述した一方の面に対する
ゲル溶融液の塗布を第一面塗布と称し、この第一面塗布
において塗布形成される固体電解質層を固体電解質層１
２ａと称して説明を行う。）。第一面塗布においては、
巻出しロール５１から巻き出された正極材６又は負極材
９が第１及び第２のガイドロール５２ａ、５２ｂを経て
コーターヘッド５３と対向する位置まで走行し、このコ
ーターヘッド５３からゲル溶融液が一定塗布厚になるよ
うに正極材６又は負極材９に対して押し出されて塗布が
行われる。その後、ゲル溶融液が塗布された正極材６又
は負極材９は、コーターヘッド５３の下流側に配設され
るドライヤー５４でゲル溶融液を乾燥させて固体電解質
層１２ａが形成され、第３及び第４のガイドロール５２
ｃ、５２ｄを経て巻取りロール５５にて巻き取られる。
第一面塗布においては、固体電解質層１２ａ形成後の正
極材６又は負極材９を巻取りロール５５にて巻き取る際
に、固体電解質層１２ａに対して第１のシート巻出しロ
ール５６から巻き出されたシート状部材５７が貼り付け
られる。シート状部材５７は、巻取りロール５５に隣接
して配設されるニップロール５８によって固体電解質層
１２ａに密着され、巻取りロール５５とシート状部材５
７との間に介在して粘着性を有するゲル状の固体電解質
層１２ａの巻取りロール５５やゲル溶融液の未塗布部分
に対する貼り付きを防止する。

【００２８】また、ゲル塗布装置５０は、正極材６又は
負極材９の他方の面、すなわち第一面塗布において固体
電解質層１２ａが形成された面の裏面に対してゲル溶融
液を塗布し、両面に固体電解質１２を形成する（以下、
上述した他方の面に対するゲル溶融液の塗布を第二面塗
布と称し、この第二面塗布において塗布形成される固体
電解質層を固体電解質層１２ｂと称して説明を行
う。）。第二面塗布においては、第一面塗布と同様に、
巻出しロール５１から巻き出された正極材６又は負極材
９が第１及び第２のガイドロール５２ａ、５２ｂを経て
コーターヘッド５３と対向する位置まで走行し、このコ
ーターヘッド５３からゲル溶融液が一定塗布厚になるよ
うに押し出されて塗布が行われる。第二面塗布時には、
第一面塗布において形成された固体電解質層１２ａ側が
第１及び第２のガイドロール５２ａ、５２ｂに接触して
正極材６又は負極材９が走行するが、上述したように固
体電解質層１２ａの表面にシート状部材５７が貼り付け
られているため、粘着性を有するゲル状の固体電解質層
１２ａの第１及び第２のガイドロール５２ａ、５２ｂに
対する付着を防止する。シート状部材５７は、正極材６
又は負極材９が第２のガイドロール５２ｂ通過後に第１
のシート巻取りロール５９に巻き取られて固体電解質層
１２ａから剥がされる。

【００２９】ゲル溶融液が塗布された正極材６又は負極
材９は、コーターヘッド５３の下流側に配設されるドラ
イヤー５４でゲル溶融液を乾燥させて固体電解質層１２
ｂが形成され、第３及び第４のガイドロール５２ｃ、５
２ｄを経て巻取りロール５５にて巻き取られる。第二面
塗布においては、第一面塗布時に形成された固体電解質
層１２ａの乾燥しすぎを防止するため、一旦剥がされた
シート状部材５７がドライヤー５４に達する前に第２の
巻取りロール６０から巻出されて再度固体電解質層１２
ａに貼り付けられる。

【００３０】また、第二面塗布においては、第一面塗布
において形成された固体電解質層１２ａ側が第３及び第
４のガイドロール５２ｃ、５２ｄ接触して正極材６又は
負極材９が走行するが、上述したように固体電解質層１
２ａの表面にシート状部材５７が貼り付けられているた
め、ゲル状の固体電解質層１２ａの第３及び第４のガイ
ドロール５２ｃ、５２ｄに対する付着を防止する。シー
ト状部材５７は、正極材６又は負極材９が第４のガイド
ロール５２ｄ通過後に第２のシート巻取りロール６１に
巻き取られて固体電解質層１２ａから再度剥がされる。

【００３１】さらに、第二面塗布における正極材６又は
負極材９の巻き取りにおいては、第二面塗布時に形成さ
れた固体電解質層１２ｂに対して第１のシート巻出しロ
ール５６から巻き出されたシート状部材５７が貼り付け
られる。シート状部材５７は、ニップロール５８によっ
て固体電解質層１２ｂに密着され、巻取りロール５５と
シート状部材５７との間に介在して固体電解質層１２ｂ
の巻取りロール５５やゲル溶融液の未塗布部分に対する
貼り付きを防止する。

【００３２】第一面塗布及び第二面塗布時に使用される
シート状部材５７は、固体電解質層１２に化学的・物理
的影響を及ぼすものでなければその材質を特に限定する
ものではない。例えば、シート状部材５７には、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の
合成樹脂製のフィルムを使用する。

【００３３】また、固体電解質層１２は、ゲル溶融液を
図６に示す押し出し方式により塗布するものでなくとも
良く、所望の塗膜が得られるのであれば、例えばグラビ
ア方式、スクリーン方式等の他の塗布方式によりゲル溶
融液を塗布するものであってもよい。

【００３４】固体電解質電池１においては、上述したよ
うに作製した正極材６及び負極材９が所望の大きさに切
り取られて、それらをシート状部材５７を剥がした後に
両極の活物質層が対向するように重ね合わせることによ
り、電池素子２とされる。電池素子２は、正極材６及び
負極材９に形成された固体電解質層１２を挟んで、その
まま互いの活物質層を対向するように重ねてもよいし、
また両電極活物質層の物理的接触を避けるために図示を
省略するセパレータを介在させてもよい。セパレータと
しては、液系リチウム二次電池に使用されるポリエチレ
ンやポリプロピレン製等の微多孔膜を使用する。

【００３５】なお、固体電解質電池１においては、正極
材６と負極材９との間に上述したようにセパレータを介
在させる場合には、このセパレータに対して固体電解質
層１２を塗布、形成してもよく、また正極材６、負極材
９及びセパレータとは別個に固体電解質膜として形成
し、両電極の間に介在させてもよい。

【００３６】これら正極材６及び負極材９、セパレータ
の重ね合わせ方としては、所望の大きさに切り取ったも
のを何層にも積層する方法や、積層した両極の電極材等
を巻回する方法等がある。

【００３７】上述したように作製された電池素子２は、
ラミネートフィルム３の間に挟み込み、必要に応じて両
極間の密着性をあげるためにプレスを行い、電池素子２
が外気と触れないようにシールが施される。この時、ラ
ミネートフィルム３としては、アルミ蒸着したラミネー
トフィルム等を使用する。

【００３８】なお、本発明の固体電解質二次電池に用い
られる材料、電池の構造及び製造方法は、上述したよう
に正極材６及び負極材９に固体電解質層１２を塗布、形
成する際に、固体電解質層１２にシート状部材５７を被
せることと、さらにはそのシート状部材５７は固体電解
質層１２が塗設された後でかつガイドローラ等の他の固
体に触れる前に貼り付けること以外、通常の固体電解質
電池１の製造方法におけるプロセスが適用可能である。

【００３９】

【実施例】本発明に係る固体電解質電池の製造方法につ
いて、具体的な実施例及び比較例を示し、これら実施例
及び比較例に対する実験結果に基づいて以下に説明す
る。

【００４０】先ず、以下のようにして実施例１及び比較
例１乃至比較例３に係る電極材を作製した。

【００４１】実施例１ 正極：ＬｉＣｏＯ２（平均粒径１０μｍ） １００重量部 ポリフッ化ビニリデン（平均分子量３０万） ５重量部 カーボンブラック（平均粒径１５ｎｍ） １０重量部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン １００重量部 上記組成の懸濁液をディスパーにて４時間混合し、これ
を図３に示す片面塗布装置２０にて厚さ２０μｍのアル
ミニウム箔の両面にパターン塗布してシート状部材を貼
り付けずに巻き取った。塗布パターンは、両面とも塗布
長１９０ｍｍ、未塗布部分長２０ｍｍの繰り返しで、両
面の塗布位置が一致するように制御されている。両面塗
布後の電極原反は、線圧３００ｋｇ／ｃｍでプレスし
た。正極活物質層の厚みは、プレス後で片面５０μｍで
ある。

【００４２】 負極：人造グラファイト（平均粒径２０μｍ） １００重量部 ポリフッ化ビニリデン（平均分子量３０万） １５重量部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン ２００重量部 上記組成の懸濁液をディスパーにて４時間混合し、これ
を図３に示す片面塗布装置２０にて厚さ１０μｍの銅箔
の両面にパターン塗布してシート状部材を貼り付けずに
巻き取った。塗布パターンは、塗布第１面は塗布長２３
０ｍｍ、未塗布部分長３５ｍｍの繰り返しで、塗布第２
面は塗布長１６０ｍｍ、未塗布部１０５ｍｍの繰り返し
で第一面の塗り終わりの位置と第二面の塗り始めの位置
とが一致するように制御されている。塗布後の電極原反
は、線圧３００ｋｇ／ｃｍでプレスした。活物質層の厚
みは、プレス後で片面５５μｍである。

【００４３】 固体電解質：ポリマー １００重量部 電解液 ５００重量部 ジメチルカーボネート（ＤＭＣ） １０００重量部 ポリマーは、ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリ
デン共重合体で、ヘキサフルオロプロピレンの含有量が
６重量部で、分子量が５０万のものを使用した。

【００４４】また、電解液は、下記のものを使用した。

【００４５】 電解質：ＬｉＰＦ６ 電解質濃度：１．２モル／リットル 溶剤分：エチレンカーボネート（ＥＣ）／プロピレンカ
ーボネート（ＰＣ）／γ−プチロラクトン（ＧＢＬ）＝
４／４／２

【００４６】上記２つの組成のゲル溶融液を７０℃加温
状態でディスバーにて３時間混合し、これを図６に示す
ゲル塗布装置５０にて上述した正負両電極材に塗布し
た。この際、固体電解質層の塗布厚はＤＭＣ蒸発後で２
０μｍになるように調整し、シート状部材には全て厚み
２０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを使用
した。

【００４７】比較例１ 正負両極の電極材に対するゲル溶融液の塗布、乾燥及び
巻き取りの全行程において、シート状部材を一切使用せ
ず、それ以外は全て実施例１と同様にして固体電解質塗
布済電極を作製した。

【００４８】比較例２ 第一面塗布時にシート状部材を貼り付けて巻き取るとと
もに、第二面塗布時に巻き出しの際にすぐにシート状部
材を電極材から剥がして固体電解質塗布済電極を作製し
た。具体的には、第二面塗布時において、巻出しロール
から巻き出される電極材からすぐにシート状部材を剥が
し、第一面塗布時に形成された固体電解質層が直接ガイ
ドロールに接触する状態で走行させた後、実施例１と同
様にドライヤー直前でシート状部材を再度を挟み込み、
乾燥後に再度シート状部材を剥がし、さらに巻き取りの
直前にシート状部材を挟み込んで巻き取って固体電解質
塗布済電極を作製した。

【００４９】比較例３ 第一面塗布時にシート状部材を貼り付けたまま巻き取
り、その状態のまま、すなわちシート状部材を一度も剥
離せずに第二面塗布を行う以外は全て実施例１と同様に
して固体電解質塗布済電極を作製した。

【００５０】上述したように作製した実施例１及び各比
較例の固体電解質層塗布済電極材を用いて以下のように
電池を完成させた。

【００５１】正極電極は６０ｍｍ幅に、負極電極は６２
ｍｍ幅に裁断し、貼り付けられたシート状部材を剥がし
た後、活物質層が塗布された第二面の塗り始め部で切断
した。正極電極には、活物質の塗り際から５ｍｍ離れた
集電体上に、負極には、塗布第一面の活物質層の塗り始
め部の裏面にリード線を溶着し、両電極について短冊状
電極を作製した。

【００５２】短冊状負極材のリード線を溶着した反対側
の塗布第一面と、正極のリード線を溶着した側が３０ｍ
ｍだけ重なるように貼り合わせ、そこを中心に互いを密
着させて巻回して電池素子とした。電池素子において
は、電極の長さの違いから最外周が負極集電体となるよ
うに作製されている。

【００５３】最後に、ラミネートフィルムに電池素子を
覆うように挟み込んだ上、フィルム同士を溶着して電池
を作成した。電池素子組み込み後、２時間以内に、０．
２Ｃ定電流で４．２Ｖまで充電した後、さらに４．２Ｖ
定電圧条件で、１時間充電した。その後、４０℃環境下
で２４時間放置した後、放電電流０．２Ｃで電圧３．０
Ｖまで放電して完成電池とした。

【００５４】評価内容 上述したように作製された各電池に対して以下のような
測定、評価を行った。

【００５５】ゲル電解質塗布済の電極材を巻き取ったロ
ールから電極材を引き出した時、固体電解質層に少しで
も塗膜が転写したもの、電極材や固体電解質層にシワの
入ったものを不良とし、その度合いを調査して、各電池
の歩留まりを評価した。

【００５６】また、上述したように作成した電池につい
て、０．２Ｃ定電流で４．２Ｖまで充電した後、さらに
４．２Ｖ定電圧条件で１時間充電し、放電を電流０．２
Ｃ、カット電圧３．０Ｖで行い、設計容量に対する比率
を求めて、電池容量を評価した。

【００５７】評価結果 評価結果を表１に示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１に示すように、実施例１の電池は、電
極歩留まり、電池容量ともに１００％に近く、問題ない
ことが判断できる。それに対して、各比較例の電池は、
実施例１の電池と比べて歩留まり又は電池容量、或いは
その両方の数値が低下していることが判断できる。

【００６０】各比較例の電池についてさらに詳しくは、
シート状部材を一切挟み込まずに作製された比較例１の
電極材を用いた電池は、電極歩留まりが極端に悪く、電
池容量も設計値を大きく下回っている。電極歩留まり
は、第二面塗布時の巻き出し部で第一面塗布において形
成された固体電解質層に第二面側の活物質層が貼りつい
たために、活物質層が剥離したことに加え、第二面塗布
後の巻き取りで固体電解質層同士が貼りついたためと考
えられる。また、電池容量は、第一面塗布時の形成され
た固体電解質層がドライヤーを２度通過したことから必
要以上に乾燥が進んだために固体電解質層のリチウム運
搬能力が落ちたためと考えられる。したがって、第一面
塗布時の固体電解質層の巻き取りでも、第二面塗布時の
固体電解質層の乾燥工程でもシート状部材が必要である
ことが判断できる。

【００６１】第一面塗布後の電極材の巻き取りに用いた
シート状部材を第二面塗布時においてもそのまま用い続
けて作製した比較例２の電極材を用いた電池では、電池
容量が実施例１の電池と比較して多少見劣りする上に、
電極歩留まりは大きく低下している。これは、走行時の
内外周差のため、電極材とシート状部材とが部分的に剥
がれ、このためドライヤー内で第一面塗布において形成
された固体電解質層が乾きすぎ、さらにこの部分が巻き
取り時にシワとなったものと思われる。したがって、シ
ート状部材の種類を限定しない場合、実施例１のように
適宜シート状部材の貼り替えを行うことが望ましいと判
断できる。

【００６２】第二面塗布時に固体電解質層がガイドロー
ルに接触して作製された比較例３電極材を用いた電池
は、電池容量的にはほぼ設計通りであったものの、電極
歩留まりは明らかに実施例１よりも劣っている。これは
固体電解質層がガイドロールに接触したために粘着、転
写を引き起こして、その転写物が再度電極材に転写を起
こす等した結果と考えられる。したがって、一度塗布し
た固体電解質層は、電池として組み込むまでの間シート
状部材で保護し、他の固体に接触させないことが望まし
いと判断できる。

【００６３】また、上述した実施例１と同じ組成のゲル
溶融液を同じ方法でセパレータに固体電解質層を形成
し、このセパレータを正極材と負極材との間に介在させ
た電極材を作製して実施例２とし、この実施例２の電極
材を用いて作成した電池を上述した実施例１及び各比較
例と同様の方法で電極材歩留まり特徴電池容量を評価し
た。実施例２の電池は、実施例１の電池と同様に電極歩
留まり、電池容量ともに１００％に近く、問題のない数
値を得ることができた。

【００６４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明に係
る固体電解質二次電池の製造方法は、電池電極及び／又
はこの電池電極間に介在されるセパレータにゲル状の固
体電解質層を塗布形成した後、この固体電解質層の表面
にシート状部材を貼り付けることにより、ゲル状の固体
電解質層の乾燥のしすぎや、ガイドロール等への貼り付
きを防止する。このため、本発明に係る固体電解質二次
電池の製造方法によれば、安全性に優れかつ所望の特性
を満足させた固体電解質二次電池の生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】固体電解質電池の斜視図である。

【図２】電池素子の要部縦断面図である。

【図３】片面塗布装置の構造を示す図である。

【図４】両面塗布装置の構造を示す図である。

【図５】プレス装置の構造を示す図である。

【図６】ゲル塗布装置の構造を示す図である。

【図７】従来の二次電池の構造を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 固定電解質電池，６ 正極材，９ 負極材，１２
固体電解質層，２０片面塗布装置 ３０ 両面塗布装
置，４０ プレス装置，５０ ゲル塗布装置，５１ 巻
出しロール，５２ａ 第１のガイドロール，５２ｂ 第
２のガイドロール，５２ｃ 第３のガイドロール，５２
ｄ 第４のガイドロール，５５ 巻取りロール，５６
第１のシート巻出しロール，５７ シート状部材，５９
第１のシート巻取りロール，６０ 第２のシート巻出
しロール， ６１ 第２のシート巻取りロール

フロントページの続き (72)発明者 菊池 健晴 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5H029 AJ14 AK03 AL06 AM00 AM03 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ14 CJ22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集電体上に活物質層が形成されてなる電
   池電極にゲル状の固体電解質層を塗布形成する固体電解
   質二次電池の製造方法において、 上記電池電極に上記固体電解質層が塗布形成された後、 上記固体電解質層の表面にシート状部材が貼り付けられ
   ることを特徴とする固体電解質二次電池の製造方法。
2. 【請求項２】 上記電池電極には、両面に上記固体電解
   質層が塗布形成されることを特徴とする請求項１に記載
   の固体電解質二次電池の製造方法。
3. 【請求項３】 上記固体電解質層は、上記電池電極の片
   面ずつに逐次塗布形成され、 先に塗布形成される一方の固体電解質層の塗布形成時に
   は、上記電池電極の巻き取り時に上記シート状部材が先
   に塗布形成された上記一方の固体電解質層の表面に貼り
   付けられ、 後に塗布形成される他方の固体電解質層の塗布形成時に
   は、上記一方の固体電解質層がガイドロールに接触して
   走行する時及び上記他方の固体電解質層の乾燥時に上記
   一方の固体電解質層の表面に貼り付けられるとともに、
   上記電池電極の巻き取り時に上記シート状部材が上記他
   方の固体電解質層の表面に貼り付けられることを特徴と
   する請求項２に記載の固体電解質二次電池の製造方法。
4. 【請求項４】 集電体上に活物質層が形成されて負極及
   び正極とされる電池電極及び／又は上記電池電極間に介
   在されるセパレータにゲル状の固体電解質層を塗布形成
   する固体電解質二次電池の製造方法において、 上記電池電極及び／又は上記セパレータに上記固体電解
   質層が塗布形成された後、 上記固体電解質層の表面にシート状部材が貼り付けられ
   ることを特徴とする固体電解質二次電池の製造方法。
5. 【請求項５】 上記電池電極及び／又は上記セパレータ
   には、両面に上記固体電解質層が塗布形成されることを
   特徴とする請求項４に記載の固体電解質二次電池の製造
   方法。
6. 【請求項６】 上記固体電解質層は、上記電池電極及び
   ／又は上記セパレータの片面ずつに逐次塗布形成され、 先に塗布形成される一方の固体電解質層の塗布形成時に
   は、上記電池電極及び／又は上記セパレータの巻き取り
   時に上記シート状部材が先に塗布形成された上記一方の
   固体電解質層の表面に貼り付けられ、 後に塗布形成される他方の固体電解質層の塗布形成時に
   は、上記一方の固体電解質層がガイドロールに接触して
   走行する時及び上記他方の固体電解質層の乾燥時に上記
   一方の固体電解質層の表面に貼り付けられるとともに、
   上記電池電極及び／又は上記セパレータの巻き取り時に
   上記シート状部材が上記他方の固体電解質層の表面に貼
   り付けられることを特徴とする請求項５に記載の固体電
   解質二次電池の製造方法。